隨著時代的進步，微電子產品向便攜化、小型化和高性能方向發(fā)展，BGA（Ball Grid Array）封裝已成為最先進的封裝技術之一。然而，BGA封裝面臨的主要技術瓶頸在于電子產品的使用過程中，芯片會產生很多的熱量，使得封裝系統(tǒng)組件溫度升高；由于封裝材料的膨脹系數(shù)不同，溫差變化會使得封裝整體受到熱應力沖擊。在封裝整體焊點的強度較低時，不斷的熱應力沖擊會使焊點產生裂紋，久而久之會導致封裝整體失效。此外，隨著便攜式電子產品的不斷普及，BGA互連焊點將承受高的應變速率損傷（如跌落損傷），這也造成了新的焊點失效模式。

小編認為，針對簡化的BGA封裝體結構（主要包括芯片、Sn-3.0Ag-0.5Cu焊球以及基板等），利用有限元法對其溫度場、熱應力應變以及不同剪切速率下的剪切行為進行了模擬分析，也可進行相關的實驗驗證，從而為BGA封裝體因溫度、熱應力、疲勞以及振動沖擊所產生的諸多問題以及電子產品的可靠性分析提供了理論基礎和實驗數(shù)據(jù)。

在溫度場分析方面，對焊球分別通入電流（I_1=0.5A、I_2=1.5A、I_3=2.5A）后，模擬和實驗結果均表明，BGA封裝焊點兩側的芯片端和基板端的溫度都隨著加載電流的增大而增大，并且滿足拋物線規(guī)律；在假設芯片為唯一發(fā)熱源（功率大小為0.1W）并考慮整個封裝體內部以及與外界的熱傳導和對流的條件下，3-D與2-DBGA封裝溫度場模擬結果均表明：焊球的溫度較高，基本和芯片的溫度相接近，基板的溫度較低，這是由于基板的導熱系數(shù)與芯片和焊球相差太大的緣故。在熱應力分析方面，不論在穩(wěn)態(tài)溫度場還是熱循環(huán)條件（-40～125℃）下，BGA封裝整體尤其是焊球內都有大的位移變化以及應力應變集中，這主要是由于封裝體內各組件材料熱膨脹系數(shù)不匹配的緣故。根據(jù)Coffin-Manson方程，溫度循環(huán)條件下的Sn-3.0Ag-0.5Cu無鉛焊球的最短熱疲勞壽命約為704cycles。

利用SEM觀察分析了不同時效時間時的界面IMC的厚度及形態(tài)，并在不同剪切速率下（≤10mm/s）對BGA球進行剪切性能測試和模擬。實驗結果表明，隨著時效時間的延長，Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu界面IMC的厚度不斷增加，界面形貌由時效前的貝狀變?yōu)檫B續(xù)平坦的層狀，焊球的剪切強度逐漸減小；隨著剪切速率的增加，焊球的剪切強度增大，并且隨著剪切高度的增加，焊球的剪切強度減小。

封裝可靠性評價是鑒定需要重點考核的工作項目。新型封裝應用于型號整機前，其可靠性應針對應用的環(huán)境特點以及整機對可靠性的要求進行評價和驗證。如標準JEDEC-JEP150是從器件級和器件裝聯(lián)后兩個層級，主要通過HAST和其它試驗項目實現(xiàn)對smt貼裝器件封裝的可靠性評價。

同樣，對于集成電路封裝的可靠性評價，也需要從器件封裝自身和裝聯(lián)后器件可靠性兩個維度開展。器件封裝自身的評價，主要應從封裝的設計、結構、材料和工藝等方面進行檢測評價和計算機仿真分析；而器件裝聯(lián)后的封裝可靠性評價，主要通過在環(huán)境、機械等應力作用下和計算機仿真分析來評價整機的可靠性。同時，不同封裝對電裝工藝的需求也不盡相同，smt貼片打樣廠商需要根據(jù)封裝結構的特點，進行裝聯(lián)工藝的適應性分析。

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